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在现代光学及其相关领域中,光学谐振效应是一种普遍存在的现象,并对这些领域内元器件的研究起到了至关重要的作用。因此,人们对光学谐振腔进行了广泛而深入地研究。而近年来,对光学器件的小型化和集成化逐渐成为科学研究的热点。与传统光学谐振腔相比,具有回音壁模式的谐振腔具有较小的模式体积,同时还具备高的品质因子、高的灵敏度和高的稳定性,因此,针对该类型光学谐振腔的研究正引起人们越来越多的关注。 纳米薄膜自卷曲技术是指通过选择性腐蚀薄膜下方的牺牲层材料,达到释放薄膜内应力的目的,使薄膜从衬底剥离并发生自然卷曲,最终形成三维微纳结构的过程。通过该技术制备得到的管状结构微腔是一种很好的回音壁模式光学谐振腔,具有较高的光学品质因子和较小的模式体积。同时该技术需要的生产成本低、操作简单,制成样品的尺寸和形貌还具有良好的可调控性,能够实现批量化、有序化生产。 本文首先通过薄膜自卷曲的方法制备了由Y2O3/ZrO2双层薄膜卷曲而成的微管谐振腔,随后利用原子层沉积技术在微管表面逐步覆盖高折射率的HfO2薄膜,实现了对光学谐振模式峰位的细微调制,反映在光致发光谱上是峰位发生有规律的移动。同时,在整个原子层沉积过程中,模式峰位在光谱上反映出先蓝移而后红移的特殊现象。这一现象在之前的文献记载中并没有被报道过,是一种比较有趣的现象。通过实验验证,最终证实了这种现象是两种相互竞争的因素影响峰位移动的结果,即:HfO2厚度的不断增加使得微管的有效折射率大幅度提高,对光波的限制作用增强,因此导致了模式的红移;而微管表面吸附水的脱附则会令模式向较短波长移动(蓝移)。这两个因素同时又都对微管谐振腔模式的品质因子有提升作用。 考虑到微管谐振腔的光学模式对周围环境的变化异常敏感,本文还利用层层自组装法在微管表面制备了PAA/PEI聚合物薄膜材料。湿敏薄膜制备完毕之后,在不同的相对湿度下,从该微管中部位置测得了相应的光学谐振模式,实验结果表明:模式会随着相对湿度的逐渐升高,发生规律而显著的变化。这说明微管谐振腔的光学模式对湿度变化表现出良好的响应行为,此发现有望使得此类型谐振腔作为核心元件在环境监测方面能够得到实际应用,例如湿度探测器、传感器等等。